棉花是我国重要的农作物之一,其年产量已多年位居全球首位,产量的激增及劳动力的锐减使得我国棉花机械化采收快速发展,同时也带来了一些问题。机械化采摘棉花(机采棉)不同于人工采摘棉花(手摘棉),人工采摘时可挑选出棉桃、棉杆、三丝等杂质,而机械化采摘时达不到要求,所以机采棉存在杂质较多、回潮率较高等问题,对后续机采棉的清理加工带来较大的难度。因此,本文在现有的机采棉清理加工技术、设备、工艺等方面的基础上,设计出一种机采棉清理除杂自动化装置,通过仿真对其进行了可行性分析、理论分析和气固两相流分析、热力源分析;并制作出小型自走式机采棉输送装置试验平台对节时、节能效果与除杂效率进行试验分析。具体研究内容有:(1)通过在新疆南疆地区的调研发现,机采棉在清理除杂过程中普遍采用等时恒速的物料输送模式。通过对机采棉除杂输送装置增加节能控制系统后,并进行优化使其符合当地特色,可有效的解决装置能耗大、寿命短、工作时间长、除杂效率慢的问题。(2)对机采棉的物料特性进行了测定分析。由测定结果得出机采棉含杂率在9%-18%之间,杂质种类较多主要包括:棉铃壳、未完全成熟的棉桃、棉杆、棉叶、毛发、化学杂质等;回潮率通常在8%-16%之间;机采棉与机采棉中杂质具体的质量与尺寸参数;单朵机采棉悬浮速度通常在2.6-5.6m/s之间,在实际气力式输送过程中,考虑到机采棉物理特性的不同以及输送气流速度为悬浮速度的1.8-2.0倍,因此气流速度设置在20-24m/s之间为最佳区间;对清理加工原理与机械清理效能进行研究分析。(3)根据调研与预试验结果获得的参数,设计机采棉清理除杂自动化装置。使用Solidworks完成机采棉清理除杂自动化装置的建模,并对装配体进行仿真与调参,最后确定装置机构。该装置由自动上料输送部分、第一道除杂系统、烘干部分、第二道除杂系统以及第三道除杂部分组成,并对其中几个关键机构进行理论分析与各器件选型。(4)利用Flow Simulation对机采棉清理除杂自动化装置中气力式输送部分进行仿真分析,分析机采棉在输送管道中的速度、压力分布等因素,仿真结果验证了该装置中气力式输送机构设计的合理性,并对部分机构进行机构优化与仿真试验分析,以及对烘干机构进行了热力源仿真分析;最后通过制作出的小型自走式机采棉输送装置试验平台进行单因素试验,试验结果表明采用节能控制系统后,节时效率达到30%,节能效率达到18.1%。